Fakulta strojního inženýrství. Tribologie - Semestrální práce.

Transkript

1 Tribologie - Semestrální práce

2 Obsah Úvod Trend zvyšování kapacity paměti Fyzická struktura Poškození pevných disků Uložení pevných disků -kuličková ložiska -hydrodynamickáložiska - aerodynamická ložiska Porovnání uložení

3 Úvod Definice pevného disku Elektromechanické zařízení na magnetickém principu pro uchování dat i po odpojení od zdroje elektřiny umožňující během provozu data neustále zapisovat a přepisovat Použití Počítače, zařízení pro záznam zvuku a videa, průmyslové stroje Výhody Větší a levnější prostor pro data než jiná zařízení (flash disky) Nevýhody Jemné pohyblivé části náchylnější k mechanickému poškození

4 Trend zvyšování kapacity paměti Rok 1975 kapacita 1 MB 3600 ot./min new_hard_drive.jpg Rok 2008 kapacita 1 TB ot./min Ke zvýšení hustoty záznamu přispělo: Objev magnetorezistance (MR) Objev obří magnetorezistance (GMR) Nové technologie kolmý zápis Zdokonalení uložení pevných disků zmenšení vibraci

5 Fyzická struktura pevného disku

6 Poškození pevných disků Při manipulaci vypnutý do 350 G zapnutý do 1 G styk čtecí-zápisové hlavy s povrchem disku Selhání elektroniky nekontrolovaný přepis dat Okolní prostředí (tlak, teplota) kondenzace vodní páry Vibrace ložisek styk čtecí-zápisové hlavy s povrchem disku MTBF (Mean Time Between Failures) střední doba mezi poruchami Samokontrolní mechanismy S.M.A.R.T. (Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology)

7 Uložení pevných disků s kuličkovými ložisky Náročná výroba malých přesných valivých těles -nepřesnosti se projeví nežádoucími vibracemi V ložiscích EHD mazání Omezení životnosti - pitting (únavové opotřebení) Vznik tepla při práci disku -po přibližně 2 h se teplota ustálí na 55 C -uvnitř až 80 C -s nárůstem teploty se zvětšuje vůle v ložiscích snížení vlastních frekvencí celého uložení pevného disku JANG, G. H. - LEE, S. H.,

8 Uložení pevných disků s kuličkovými ložisky Analýza uložení CMS (Component Mode Synthesis) - odvození chování celého systému od chování jednotlivých komponent -postup: MKP (ANSYS, NASTRAN, ) řešení vlastních problému komponent (vlastní kmity a tvary, teplotní analýzy) MULTI-BODY SYSTÉM (ADAMS, ) definování vazeb a zatížení sestavení pohybových rovnic vyřešení rovnic analýza dynamické odezvy JANG, G. H. - LEE, S. H.,

9 Uložení pevných disků s kuličkovými ložisky Analýza uložení s kuličkovými ložisky Schematický model pro simulaci Vibrace ložiska zastoupeny budící silou, která je proměnná v čase Matematický model pro simulaci Waterfall diagram JANG, G. H. - LEE, S. H.,

10 Uložení s hydrodynamickými ložisky HEO, B., SHEN, I. Y., Hydrodynamické mazání v ložisku ASADA, T., SAITO, H., ASAIDA, Y., ITOH, K.,

11 Uložení s hydrodynamickými ložisky Při rozběhu a doběhu dochází k adhezivnímu opotřebení

12 Uložení pevných disků s hydrodynamickými ložisky Drážkování pro zvýšení stability a tuhosti nežádoucí jev vznik bublinek zamezení vzniku bublinek úhel drážkování ASADA, T., SAITO, H., ASAIDA, Y., ITOH, K., Design of hydrodynamic bearings for high-speed,

13 Uložení pevných disků s aerodynamickým ložiskem HWANG T., ONO K., Analysis and design of hydrodynamic journal air bearings for high performance HDD spindle, vzduchový mazací film šetrnost vůči životnímu prostředí v pevných discích rychlost až ot./min nemožné provozovat ve vakuu

14 Porovnání uložení pevných disků vysoká tuhost uložení větší vibrace omezení pro zvyšování kapacity hlučnost JANG, G. H. - LEE, S. H., velmi dobře pohlcují vibrace tichý chod adhezivní opotřebení při rozběhu a doběhu velmi malé vibrace zvyšování kapacity tichý chod adhezivní opotřebení při rozběhu a doběhu během provozu takřka nulové opotřebení vhodnost pro vysoké rychlosti a velmi čisté prostředí

15 Tribologie - Semestrální práce Děkuji za pozornost!